[发明专利]一种制备镁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面改性领域，具体地涉及一种制备镁合金的方法。

背景技术

镁合金板材是航空、航天工业不可缺少的材料。航空材料减重带来的经济效益和性能改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同质量带来燃油费用节省，前者是后者的近100倍，而战斗机的燃油费节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。正因为如此，航空工业才会采取各种措施增加镁合金应用。现在飞机所用的铝材料约占飞机总重量的85％，高强度、耐腐蚀的镁合金板比铝板性能更好，在飞机上应用更有优势。

镁合金是减轻武器装备质量，实现武器装备轻量化，提高武器装备各项战术性能的理想结构材料。军工上应用，如直升机、歼击机都要大量使用；坦克、装甲车、军用吉普车、枪械武器等等，可使单兵综合作战系统降到6.37Kg。用镁板制造子弹壳、炮弹壳，使单兵子弹负载增加一倍。

交通工具上应用，如汽车、火车、船舶等，减轻重量、节省能源、减少污染，国家正大力发展。在3C产品上广泛应用。在电源上应用，镁电源类产品都是高能无污染电源，如制造镁锰干电池、镁空气电池、镁海水电池、鱼雷电源以及动力电池。高电位镁合金牺牲阳极板用在金属保护上。

民用也很广。如环保建筑装饰板材、体育、医疗器械、工具、高级眼镜架、手表壳、高级旅行用品等。

国内的彩色镁合金生产目前处于起步阶段，据国内期刊的有关报道，不少技术问题尚处于探讨研究阶段，在着色方法上大多采用镁合金的化学转化膜，按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。

阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X射线衍射相结构。但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。金属涂层处理，镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下：(1)镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力；(2)镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散；(3)电镀或化学镀是同时获得优越耐蚀性和电学、电磁学和装饰性能的表面处理方法，缺点是前处理中的Cr、F及镀液对环境污染严重，镀层中多数含有重金属元素，增加了回收的难度与成本。由于镁基体的特性，对结合力还需要改善。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种易于操作、绿色无污染、成本低、适于批量生产、基本不改变镁合金的形状和尺寸的制备镁合金的方法，通过该方法制得的镁合金涂层稳定、色彩丰富、重现性好、与基体结合牢固、表面硬度高、耐磨耐腐蚀。

本发明的技术方案是：这种制备镁合金的方法，利用激光的光-热-化学效应在镁合金表面氧化生成氧化物薄膜，通过氧化物本身的颜色与薄膜的干涉作用共同使镁合金表面着色，同时通过连续激光工艺参数的改变与光斑能量的调制，采用旋转激光头制备大面积的曲面或平面的彩色镁合金。

由于采用以上方法，所以易于操作、绿色无污染、成本低、适于批量生产、基本不改变镁合金的形状和尺寸，并且通过该方法制得的镁合金涂层稳定、色彩丰富、重现性好、与基体结合牢固、表面硬度高、耐磨耐腐蚀。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

这种制备镁合金的方法，利用激光的光-热-化学效应在镁合金表面氧化生成氧化物薄膜，通过氧化物本身的颜色与薄膜的干涉作用共同使镁合金表面着色，同时通过连续激光工艺参数的改变与光斑能量的调制，采用旋转激光头制备大面积的曲面或平面的彩色镁合金。

优选地，这种制备镁合金的方法包括以下步骤：

(1)将切割后的镁合金采用40℃硝酸进行酸洗1min，然后用清水清洗3min-5min，取出后在热空气中快速干燥；

(2)将经步骤(1)处理后的镁合金放置在由计算机控制线性二次磁悬浮的工作台上，采用各种激光工艺参数及工作台速度进行激光氧化着色大面积处理，通过激光的光-热-化学作用获得带有不同颜色的镁合金表面氧化物薄膜；

(3)将步骤(2)处理后的彩色镁合金在15℃-75℃的超声波中用酒精清洗5min-10min，制得大面积彩色镁合金。